基于电动汽车无线充电技术研究

基于电动汽车无线充电技术研究

蒋岢纳

汕尾市职业技术学校 广东省汕尾市 516600

摘 要：基于能源和气候等因素，我国开始重视电动汽车无线充电技术的研究。相关行业不断对无线充电技术进行研究，推动了中国新型电动汽车的发展。本文首先分析了电动汽车充电技术存在的问题，然后论述了国内外电动汽车及其充电技术的研究进展，最后对中国电动汽车的无线充电技术的发展趋势进行了一些研究。

关键词：电动汽车；无线充电；技术研究

引言：汽车行业的发展在使人们的生活更加便利的同时，对环境的影响也越来越大。如今，清洁无污染能源已经成为人们关注的重点对象，这使得我国开始重视研究以清洁无污染能源作为燃料的电动汽车。随着电动汽车的发展和应用，出现了充电等待时间长、充电站利用率低等问题。虽然电动汽车无线充电技术在国家政策支持下取得了长足进步，但推动电动汽车发展的关键是提高无线充电技术水平，进而推进电动汽车行业的发展。在当今高度信息化的世界，无线充电技术的研究促进了电动汽车行业的发展，无线充电技术已经成为电动汽车行业的重点研究对象。

1 电动汽车充电技术及存在的问题

1.1 感应式无线充电技术

感应式无线充电技术利用电磁场感应实现能量的无线传输，它的特点是没有充电线，便利性比较强。由于传输功率和距离的平方成反比，因此功率传输效率随距离的增加而迅速降低，这也是人们需要迫切解决的一个问题。无线充电技术需要解决的瓶颈是电磁兼容问题，虽然使用封闭式智能车库是解决电磁兼容问题的一种方法，但是其应用成本比较高，此外，在使用该充电技术时，发射线圈和接收线圈的定位必须要准确，即使偏差几毫米，充电效果也会受到影响。

1.2 传导式充电技术

传导式充电技术通过电线将充电设备与电动汽车连接，为电动汽车充电。这种充电结构通常由负载模块、控制模块和计费模块组成。但是，在使用该技术对电动汽车进行充电的过程中存在着充电接口的标准难以统一、充电站布局不科学，安全性不够强等问题。

1.3 换电技术

换电技术就是能量交换技术，这种技术可以节省充电时间，由充电站或充电厂提供服务，该技术面临车载电池难以统一标准、能源交换设备存在风险等问题。

2 电动汽车充电技术研究进展

2.1 国外研究进展

20世纪初，由于燃料汽车大规模生产技术的改进，电动汽车退出了市场。20世纪60年代，随着环境问题和石油危机的出现，电动汽车再次引起了社会各界的关注。20世纪90年代，由于电池技术等原因，海外汽车制造商开发了混合动力电动汽车。在西方，政府对燃油汽车日益严格的监管和各种燃油排放法规的制定导致汽车制造商投入大量资金研究电动汽车和相关充电技术。欧洲、美国和日本等国家已经在大型仓库、停车场、住宅区和政府大楼中建立了电动汽车充电设施。在美国，人们只需要将无线充电应用软件下载到手机上，然后搜索附近的充电站，就可以对电动车进行充电。同时，英国开始加快室内充电设备的开发，并加大对电动汽车无线充电技术的研究。在德国，政府和汽车公司正在联合投资建设充电基础设施，其中三分之一是高压充电站，要求电动汽车在0.5小时内充满80%的电，以缩短充电时间。2007年6月，麻省理工学院的实验团队有了一项重要发现，在其中一名教授的指导下，他们发现了磁共振技术，并成功地用它在离实验台两米远的地方点亮了一个灯泡。

2.2 国内研究进展

中国的一些大学、研究机构和公司也在不断推动无线充电技术的研究。根据电磁感应测试技术，东北大学建设了无线车辆充电设施，能量传输的能级为5.5kW，传输效率可达95%。利用核磁共振技术，中国科学院可以将能量传输到22厘米之外的车辆上。重庆大学于2015年制造出了电动汽车无线充电设备，当车辆在道路上行驶时，该设备如果检测出电车电量不足，就可以对电动汽车进行充电。与此同时，国内企业也进行了相关研究。2014年，由国家电网和中兴通讯共同建设的第一条无线充电线路正式开工建设，中兴通讯还与我国多家知名公司合作，共同研发电动汽车无线充电设备，进一步推动了我国电动汽车无线充电技术的发展。

3 我国电动汽车充电技术发展趋势

电动汽车充电技术的发展应该充分考虑安全性，使人们能够享受到科技发展带来的便利。我国对无线能量传输的研究始于本世纪初，起步时间比国外发达国家晚，研究主要依靠国立大学和科研院所，我国虽然在无线能量传输方面的研究只有十多年的时间，但也取得到了一些研究成果。

3.1 电磁谐振无线充电

电磁谐振无线充电技术可以将能量从输入线圈传输到接收线圈，在传输端和接收端具有相同频率的谐振线圈。由于两个共振线圈的耦合是松弛的，如果以相同的频率进行振动，能量可以通过共振进行传输。谐振式无线充电设备的充电距离高于感应式充电，在电动汽车和一些工业领域具有很大的应用潜力。

3.2 大功率充电桩

我国电动汽车发展迅速，数量不断增加，在公共汽车、出租车、汽车共享等方面发挥出越来越大的作用。然而，低里程和电池充能时间长仍然是限制电动汽车发展的主要因素，为了增加里程数，就需要增加蓄电池容量和蓄电池电压。因此，相关企业可以先增加无线充电模块的容量，充电模块容量越大，充电站所需的并联充电模块就越少，可以保证模块间的稳定性。然后增加电缆的横截面，提高能量传输能力。最后进一步优化能量传输模式，提高充电站的充电效率。

3.3 配合新能源发电

电动汽车企业可以将充电设备和新一代能源发电结合在一起进行供电，降低供电系统的压力，减少新能源对供电系统的负面影响。同时，电动汽车可以灵活存储能源，在电网整合中发挥作用，从而将新能源引入供电系统，为一些领域提供能源，提高当地电网供电的平衡性。

3.4 集中和分散布置充电桩

目前，国内能源电池的主要成分是磷酸铁锂，每次电能消耗越少，电池寿命越长。电池充电是一个电化学过程，充电过度会导致整个电池失效。所以电动汽车企业可以参考充电站布局模式，首先建立一个中央充电站，然后再建立一个个分布式充电桩，使电动汽车用户能够在最佳充电区完成充电，保证电池的使用寿命。

3.5 充电的广泛性和智能化

随着电动汽车生产标准的制定和推广，电池系统和电压级别将逐步标准化，部分公共充电设备还统一了电动汽车充电接口的类型。由于电动汽车运行中的供电问题，电动汽车企业可以对不同类型的电池进行科学合理地控制，并结合不同类型的电池系统提供相应的服务。未来的充电服务是智能化的，智能充电网络作为从电源向电动汽车传输能量的供电系统，可以监测电池的用电状态，及时进行充电，避免电池用电过度。

3.6 统一交易结算模式

能耗不仅是电动汽车电力系统的能耗指标，也是指用电率。第一个取决于电动汽车本身的特性，第二个与充电设备的能量转换效率有关。因此，使用高效的充电设备对降低电动汽车的能耗非常重要，降低能耗意味着降低成本。交易方式的统一也是未来的发展方向。电动汽车企业可以在充电站与用户之间建立统一的交易监管模式，减少不同充电产品之间的差异，提高充电系统的稳定性。

4 结束语

综上所述，随着5G通信技术的普及，以及电动汽车和智能电网的发展，将打破原有充电设备的投资和运营方式。我国电动汽车无线充电技术在国家政策的支持下不断发展，使得汽车无线充电的效率和安全性不断提高。相应的研究人员应该不断开发电动汽车，加强对无线充电技术的研究，使其成熟应用于电动汽车。

参考文献：

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